なぜ大陸は分裂するのか?

“なぜ大陸は分裂して合体するのか”の論文は大陸分裂と合体の問題を巡り、“大陸ドリフト”仮説の提唱と汎大陸の構成を紹介し、地球の歴史の中で多数の先史超大陸を列挙し、まだ議論されている“超大陸サイクル”仮説を説明し、プレートテクトニクス理論に基づいて超大陸の集合と分裂のメカニズムと大陸ドリフト後の再集合の2つの可能な経路を説明した。

なぜ大陸は分裂するのか?

1912年、ウィグナーは“大陸移動”仮説を提唱し、現在大西洋を囲むいくつかの大陸は、数億年前に超大陸(汎大陸)または“合同古大陸”と呼ばれる)の分裂によって分離したと主張した。この見解が地球科学者の大半に受け入れられるまでには半世紀以上かかりました。科学者たちは、3億年から2億5千万年前に、地球上のすべての大陸が合体して汎大陸を形成したことを発見しました。汎大陸は、南のゴンドワナ大陸(現在のオーストラリア、インド、南極大陸、南アメリカ、アフリカを含む)と北のラウア大陸(現在の北アメリカ、グリーンランド、ユーラシアを含む)から構成されていた。

研究が進むにつれて、既知の最古の大陸であるウル大陸、27億年から21億年前のケノラン大陸、18億年から15億年前のコロンビア超大陸、11億年から7億5000万年前のロディニア超大陸など、地球の歴史の他の時代にも同様の超大陸が存在したことが明らかになった。1980年代、オハイオ大学のナンシー教授らは“超大陸周期”仮説を提唱した。彼らは、プレートの周期的な収束と発散の結果として、地球上の大陸は4億年から5億年ごとに収束と分裂の過程を経験すると考えている。しかし、現在の証拠では、超大陸は非常に一様な周期を持たず、古代の地理的再現は5億年以上前から存在していたことを示唆している。そのため、“超大陸サイクル”仮説は完全には受け入れられていない。

プレートテクトニクス理論によると、リソスフェアはプレートに分かれており、水に浮かぶ割れた氷のようにマントル上部の柔らかいくぼみに浮かぶ。これらのプレートは年間数センチメートルの速度で移動します。ほとんどの研究者は、超大陸の凝集と分裂はプレート運動の結果であると考えている。なぜ超大陸は分裂したのか。科学者たちは、大陸を構成する岩石は、海洋を構成する地殻ほど密度がなく、厚いため、熱伝導率が低く、マントルから熱が漏れるのを防ぐ断熱層のように働くと考えています。大陸が集まって超大陸を形成すると、マントルという電気毛布の上に厚い綿のマットを置くように、より多くの熱が自然に超大陸の下に集まる。熱が蓄積し続けると、リソスフェアの底の物質は密度が低下し、超大陸が上方に隆起して破裂する。また、超大陸の下にあるマントル境界には、“スーパーマントル柱”と呼ばれる直径数千キロメートルの高温物質の上流が形成されるという説もあります。超大陸のリソスフェアは、“スーパーマントル柱”の温度と圧力によって脆弱になり、最終的にはマントル柱が破石して超大陸を破壊する。

超大陸が崩壊した後、マントル対流によって破壊された部分が両側に移動し、軟底部から大量の熱いマグマが噴出し、その隙間は拡張の中心となった。マグマが噴出し、新しい地殻が形成され、新しい海が広がり、大陸が両側に漂流する。時間が経つにつれて、新しい海洋殻の密度はますます高くなり、密度がある程度高くなり、隣接する陸殻の抵抗を克服すると、陸殻の下に沈み込む。大陸は両側に漂流し続けており、ある程度までは2つの可能性があります。長い沈み込みによって最終的には中間の地殻が消滅し、新しい海が再び閉じ、大陸が再結合し、ほぼその場で新しい超大陸を作り出すことになります。もう一つの可能性は、大陸が両側に分離する過程で、大陸の外側(両側)の海洋殻が陸殻の下に沈み込み、最終的には外側の海洋殻と海洋が消滅し、地球の反対側に大陸が集まり、新しい超大陸が形成されるということです。